DE19943393C1 - Dental material radiation device e.g. for hardening dental filling, has light beams from light-emitting diodes directed onto focus region at input end of light conductor - Google Patents

Dental material radiation device e.g. for hardening dental filling, has light beams from light-emitting diodes directed onto focus region at input end of light conductor

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Abstract

The radiation device has an array (11) of light-emitting diodes (12) providing light beams which are directed onto a focus region (20) at the input end of a light conductor (18), used for directing a focused light beam onto the radiation point. The light-emitting diodes are supported in a planar holder (19) at different inclination angles, for providing a light cone illuminating the light conductor input end from their output beams.

Description

Zum Aushärten von dentalen Kunststoffen, etwa Zahnfüllungen, sind Leuchtdioden wegen ihrer geringen Wärmeentwicklung von Vorteil, wobei der bevorzugte Spektralbereich im sichtbaren blauen Bereich (400 bis 500 nm) liegt. For curing dental plastics, such as dental fillings, light-emitting diodes because of their low heat generation beneficial, the preferred spectral region in the visible blue range (400 to 500 nm). Um bei dentalen Anwendungen die für eine brauchbar rasche Aushärtung erforderliche Lichtintensität (circa 400 mW/cm 2 ) zu erzielen, reicht eine einzelne Leuchtdiode nicht aus. To required for a useful rapid curing light intensity in dental applications to achieve (about 400 mW / cm 2), a single LED is not sufficient.

Aus JP(A) 9-10238 ist ein dentales Bestrahlungsgerät mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen bekannt. From JP (A) 9-10238, a dental irradiator with the features specified in the preamble of claim 1 is known. Dort ist ein Array aus Leuchtdioden an der Kalottenfläche eines kugelsektorförmigen Lichtleitkörpers aus Quarz oder Kunststoff angeordnet, dessen Spitze in einen Lichtleiterstab übergeht. There, an array of LEDs on the spherical cap of a ball sector-shaped light guide body made of quartz or plastic is arranged, the tip passes over into a light guide rod. Die Strahlen der Leuchtdioden werden von dem Lichtleitkörper gebündelt und in den Lichtleiterstab eingeleitet. The rays of the light-emitting diodes are bundled by the fiber-optic element and introduced into the light guide rod.

Abgesehen davon, daß ein solcher Lichtleitkörper in seiner Herstel lung aufwendig ist und das Gewicht des Geräts erhöht, verursacht er Strah lungsverluste. Apart from the fact that such a light guide body is complex in its herstel development and increases the weight of the device, it causes radia tion losses. Diese resultieren nicht nur aus der mehrfachen Totalreflexi on sondern auch daraus, daß der Reflexionswinkel an der konischen Innen wand zunehmend steiler wird und damit zu Reflexion erst an einer äußeren Verspiegelung oder gar zu Rückreflexion in Richtung der Dioden führt. This result not only from multiple Totalreflexi but also on the fact that the reflection angle of the conical inner wall becomes increasingly steeper and therefore to reflection only at an outer metal coating or even to back reflection in the direction of the diodes.

WO 97/36552 offenbart ein weiteres dentales Bestrahlungsgerät, bei dem ein planares Array aus Leuchtdioden mit parallelen optischen Achsen der gekrümmten Eingangsfläche eines konischen Kondensors gegenüber steht. WO 97/36552 discloses another dental irradiation apparatus in which a planar array of light emitting diodes is parallel optical axes of the curved entrance surface of a conical condenser over. Der Kondensor ist ausgangsseitig an einen Lichtleiter angekoppelt und gegebenenfalls mit einer optischen Flüssigkeit gefüllt. The condenser is on the output side coupled to a light guide and optionally filled with an optical fluid. Aus dem Vor handensein dieses Kondensors resultieren die gleichen Schwierigkeiten, wie sie oben in Zusammenhang mit dem Lichtleitkörper erläutert wurden. From the pre handensein this condenser results in the same difficulties, as discussed above in connection with the light guide body.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bestrahlungsgerät, insbesondere zum Aushärten von dentalen Kunststoffen, mit verbesserten Eigenschaften anzugeben. The invention has the object of providing an irradiation apparatus, in particular for curing dental plastics, to provide improved properties. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, ein mit Leuchtdioden arbeitendes unaufwendiges Bestrahlungsgerät mit hoher Strahlungsausbeute zu schaffen. A more specific object of the present invention may be seen to provide an operating with light-emitting diodes unaufwendiges irradiation apparatus with high radiation efficiency.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1. The solution of this object is obtained from the claim. 1

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß sich das Licht eines Leuchtdioden-Arrays mit gutem Wirkungsgrad auch ohne jede Sammeloptik auf einen Fokusbereich bündeln läßt. The invention is based on the surprising finding that it is possible to combine a focus area the light of a light-emitting diode arrays with good efficiency and without collection optics.

Da die Leuchtdioden den Fokusbereich unmittelbar, das heißt ohne Zwischenfügung eines von Luft verschiedenen Lichtleitkörpers, bestrahlen, entfällt das beim Stand der Technik vorhandene Problem optischer Verlu ste. Since the light-emitting diodes the focus area directly, that is without the interposition of a fiber-optic element other than air, irradiate attributable known in the prior art problem of optical Verlu ste. Durch das Weglassen eines besonders gestalteten Lichtleitkörpers wird das erfindungsgemäße Gerät gleichzeitig in der Herstellung billiger und für die Handhabung leichter. By the omission of a specially shaped light-guiding device according to the invention is at the same time cheaper and easier to handle in manufacturing.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ergibt sich eine geometrisch einfache Gestaltung. In the embodiment of the invention according to claim 2 results in a geometrically simple design.

Der Fokusbereich kann gemäß Anspruch 3 der Eintrittsbereich eines Lichtleiters oder auch unmittelbar die Behandlungsstelle selbst sein. The focal region may be according to claim 3, the inlet region of a light guide or immediately the treatment site itself.

Die in Anspruch 4 angegebene Gestaltung resultiert in einer optima len Ausbeute der von den Leuchtdioden erzeugten Strahlung. The specified in claim 4 design results in a optima len yield of the radiation generated by the LEDs.

Die Maßnahmen der Ansprüche 5 bis 7 sind zur weiteren Schonung der Leuchtdioden und damit zur Erhöhung der Lebensdauer von Interesse. The measures of claims 5 to 7, for further protection of the light-emitting diodes and thus to increase the life of interest.

Gemäß Anspruch 8 kann es sich bei den Leuchtdioden um Laser dioden handeln. According to claim 8 can be diode laser at around the LEDs.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; Preferred embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the drawing; darin zeigt shows it

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein dentales Be strahlungsgerät, und Fig. 1 radiation machine is a schematic longitudinal section through a dental Be, and

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des vorderen Teil des Gerätes nach Fig. 1. Fig. 2 is an enlarged view of the front part of the apparatus of FIG. 1.

Das in der Zeichnung gezeigte Handgerät zum Bestrahlen von denta len Kunststoffen enthält im vorderen Bereich eines generell zylindrischen Gehäuses 10 ein Leuchtdioden-Array 11 mit beispielsweise fünfzig einzel nen Leuchtdioden 12 , bei denen es sich um Laserdioden handeln kann. The handheld device shown in the drawing for irradiating denta len plastics includes the front of a generally cylindrical housing 10, a LED array 11 with, for example, fifty NEN single light-emitting diodes 12, which may be laser diodes. Die Leuchtdioden 12 werden aus einer im hinteren Teil des Gehäuses 10 ange ordneten Batterie 13 über eine Treiberstufe 14 gespeist, die von einer Steu erschaltung 15 zeitgesteuert wird. The light emitting diodes 12 are fed from a nozzle in the rear part of the housing 10 arranged battery 13 via a driver stage 14 which erschaltung of a STEU is timed 15th Die Steuerschaltung 15 ist mit einem seit lich am Gehäuse 10 angeordneten Einschalttaster 16 und einer ebenfalls seitlich am Gehäuse 10 angeordneten Anzeigediode 17 verbunden. The control circuit 15 is connected to a since Lich arranged on the housing 10 and a slide switch 16 is also arranged laterally on the housing 10 indicator diode 17th Aus dem vorderen konischen Ende des Gehäuses 10 ragt ein an seinem vorderen Ende gekrümmter Lichtleiterstab 18 heraus. From the conical front end of the housing 10, a curved at its front end light conductor rod 18 protrudes.

Die Leuchtdioden 12 sind in einer ebenen Halteplatte 19 derart ange ordnet, daß ihre optischen Achsen einander in einem Fokusbereich 20 schneiden, der an dem innerhalb des Gehäuses 10 befindlichen, mit einer Antireflexionsschicht versehenen Eintrittsende des Lichtleiterstabes 18 liegt. The LEDs 12 are in a planar holding plate 19 so arranged that their optical axes intersect in a focus region 20 located on the inside of the housing 10, provided with an antireflection film inlet end of the light guide rod 18 is located. Der mit dem Abstand von der Mittelachse zunehmende Winkel, um den die optische Achse jeder Leuchtdiode 12 gekippt ist, ist unter Berück sichtigung der Strahlkegelöffnung und des Abstands vom Lichtleiterstab 18 so gewählt, daß im wesentlichen das gesamte Strahlungsbündel der Leucht diode 12 auf die Eintrittsfläche des Lichtleiterstabes 18 fällt. The increasing with the distance from the center axis angle by which the optical axis of each light-emitting diode 12 is tilted is, taking into account the beam cone opening and the distance from the light guide rod 18 is selected so that substantially diode the entire radiation beam of the light 12 to the entrance surface of the light guide rod 18 falls.

Jeweils eine der Zuleitungen der Leuchtdioden 12 ist mit einem Kör per 21 aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit und -kapazität, vor zugsweise Kupfer oder Aluminium, verbunden, der als Wärmesenke für die Leuchtdioden 12 dient. Each one of the leads of the LED 12 is provided with a Kör by 21 from a material of high thermal conductivity and capacity, before preferably copper or aluminum, connected, which serves as a heat sink for the LEDs 12th Der Körper 21 ist mit dem Gehäuse 10 thermisch verbunden, so daß auch dieses als Wärmesenke für die Leuchtdioden 12 herangezogen wird. The body 21 is thermally connected to the housing 10, so that this is used as a heat sink for the LEDs 12th

Da die Leuchtdioden 12 in einer gemeinsamen Ebene liegen, hat der Wärmesenkekörper 21 , der für optimale Wirkung möglichst nahe an den Leuchtdioden 12 angeordnet sein soll, die Form einer zu der Haltescheibe 19 parallel angeordneten planparallelen Scheibe. Since the light-emitting diodes are located in a common plane 12, the heat sink body 21 which is to be arranged for optimum effect close as possible to the light emitting diodes 12, the shape of a to the holding plate 19 arranged in parallel plane-parallel disc has. Dies ist unter dem Ge sichtspunkt sowohl eines geringen Herstellaufwandes als auch einer ge drängten Bauform günstig. This is under the Ge viewpoint of both a small and a Herstellaufwandes ge urged design low.

Anstelle der oben beschriebenen planaren Anordnung können die Leuchtdioden auch an einer gekrümmten, insbesondere sphärischen, zum Fokusbereich hin konkaven Fläche angeordnet sein. Instead of the above-described arrangement, the planar light-emitting diodes may also be arranged on a curved, in particular spherical, to focus region toward the concave surface.

Leuchtdioden emittieren Licht in einem Strahlkegel mit typischen Öffnungswinkeln zwischen 60° bis unter 10°. LEDs emit light in a cone beam with typical opening angles between 60 ° to below 10 °. Im vorliegenden Fall werden Leuchtdioden mit kleinen Öffnungswinkeln bevorzugt. In this case, LEDs are preferred with small opening angles. Der Durchmesser handelsüblicher Leuchtdioden liegt bei etwa 3 mm. The diameter of commercial light-emitting diodes is about 3 mm. Bei Verwendung von beispielsweise fünfzig derartigen Leuchtdioden ergibt sich ein Platzbedarf für die Halteplatte 19 und damit ein Gerätequerschnitt von rund 5 cm 2 . When using, for example, fifty such light-emitting diodes, a space required for the retaining plate 19 and thus a device cross section of about 5 cm 2 is obtained.

Im Gebrauch wird das Austrittsende des Lichtleiterstabes 18 auf die Behandlungsstelle, etwa eine auszuhärtende Zahnfüllung, gerichtet und der Einschalttaster 16 gedrückt, wodurch die Leuchtdioden 12 beaufschlagt werden und gleichzeitig die Anzeigediode 17 eingeschaltet wird. In use, the exit end of the light guide rod 18 to the treatment site, such as a tooth filling to be cured, directed and the slide switch 16 is pressed, whereby the light-emitting diodes 12 are acted upon and simultaneously the indicator diode is turned on 17th Nach einer vorgegebenen oder einstellbaren Zeitspanne schaltet die Steuerschaltung 15 die Stromzufuhr zu den Leuchtdioden 12 und der Anzeigediode 17 ab. After a predetermined or adjustable period of time, the control circuit 15 turns off the power supply to the light emitting diodes 12 and the indicator diode 17th

Claims (8)

1. Bestrahlungsgerät, insbesondere zum Aushärten von dentalen Werk stoffen, mit mehreren Leuchtdioden ( 12 ), deren Lichtstrahlen gebündelt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtstrahlen der Leuchtdioden ( 12 ) auf einen Fokusbereich ( 20 ) gerichtet sind und diesen unmittelbar bestrah len. Materials 1. An irradiation device, in particular for curing dental work with several light emitting diodes (12), whose light beams are bundled, characterized in that the light beams of the LEDs (12) onto a focal region (20) are directed and this len directly bestrah.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdi oden ( 12 ) mit unterschiedlichen Neigungswinkeln in einer im wesentlichen planaren Halterung ( 19 ) angeordnet sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Leuchtdi diodes (12) are arranged with different angles of inclination in a substantially planar holder (19).
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus bereich ( 20 ) im Eingangsbereich eines Lichtleiters ( 18 ) liegt. 3. Device according to claim 2, characterized in that the focus area (20) in the entrance area of a light guide (18).
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungs winkel jeder Leuchtdiode ( 12 ) so gewählt ist, daß ihr im wesentlichen ge samter Strahlkegel auf den Eingangsbereich des Lichtleiters ( 18 ) fällt. 4. Device each light-emitting diode (12) is selected so as claimed in claim 3, characterized in that the inclination angle that it falls substantially ge Samter jet cone at the entrance area of the light guide (18).
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leuchtdioden ( 12 ) mit einem Gerätegehäuse ( 10 ) ther misch verbunden sind. 5. Apparatus according to any of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes (12) (10) are connected ther mixed with an appliance housing.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leuchtdioden ( 12 ) mit einem Körper ( 21 ) hoher Wärme leitfähigkeit und -kapazität thermisch verbunden sind. 6. Apparatus according to any of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes (12) having a body (21) of high heat conductivity and capacity are thermally connected.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ( 21 ) aus Metall, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, besteht. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the body (21) made of metal, preferably copper or aluminum.
8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leuchtdioden ( 12 ) Laserdioden sind. 8. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes (12) are laser diodes.
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